The Power of Software Defined Networking Line-rate Content-based Routing using OpenFlow

1. The Power of Software Defined NetworkingLine-rate Content-based Routing using OpenFlow Aluno: Vicente De Luca Prof. Dr. LuizBittencourt – MO809 – IC UNICAMP

2. ContextualizaçãoSDN • OpenFlowStandart • Aplicaçõese experimentos (2) • Content-based Routing • Conclusão e TrabalhosFuturos • Referêncialbibliográfico Agenda

3. Unidademonolítica SistemasOperacionaisproprietários e de códigofechado ( IOS / JunOS / NXOS, etc ) (mainframes?)

4. Unidademonolítica SistemasOperacionaisproprietários e de códigofechado ( IOS / JunOS / NXOS, etc ) (mainframes?) • Control Plane Como a unidadeinterage com osativosadjacentes Configuração / Gerência / RIB / IGP / EGP Forma a topologialógica da vizinhança, parasubsídioaodataplane • Data Plane (back plane) Atuacomoumaespécie de motor da rede, encaminhandoosquadros. Efetua parsing dos cabeçalhos, QoS, filtragem, encapsulação,enfileiramento, políticas de tráfego, etc. Arquitetura de RedesTradicional

5. Modelo da Internet • Cold war– 60’s

6. Control Plane centralizado Permiteimplementar um controle central paraumaredeinteira, em forma de software ou appliance. Gerênciacentralizada do comportamento, fluxo de dados e conectividade de toda a rede. Dinâmica das regrasem tempo real e sob demanda, garantindomaiorliberdadeaodesenvolvedoroupesquisador. Arquitetura SDN

7. Porque SDN se tornou um tópicotãodiscutidonosúltimos 2 anos ? • Conceitualmente, o modeloétãoantigoquanto as redes “tradicionais” • O quemudou ? Contextualização

8. OpenFlow Surgimento de um padrão aberto. Revoluciona a arquitetura de redes, ao permitir a separação do Control Plane e Data Plane. Acesso direto do programador aos ativos de rede, permitindo implementar maior inteligência, de acordo com a necessidade. Promissor para IoT Decisões de roteamento de dados passam a ser geridas por um controlador central, que detém o conhecimento de toda a rede. Adotado por grandes brandscomo Cisco, Juniper, IBM, NEC, Brocade, eXtreme, etc.

9. OpenFlow

10. Using all wi-fi around (Stanford University) Tempo hand-off inexistente Balanceamento de carga Aplicações

11. Redeswirelessdisponíveis PossibilidadesUsing all wi-fi around

12. Video Streaming over IEEE 802.11 3 segundos handoff PossibilidadesUsing all wi-fi around

13. Video Streaming over OpenFlow Nãohá handoff. PossibilidadesUsing all wi-fi around

14. ExperimentoElastic Tree – Reduce Energy ElasticTree – Reducing energy on datacenter networks(Stanford University)

15. Desafiosemnãoprejudicar - Performance - Tolerância a Falhas - Escalabilidade Economia de até 60% no consumo ExperimentoElastic Tree – Reduce Energy

16. Simulaçãode consumo – Rede de arquiteturatradicional PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

17. Simulaçãode consumo – Rede de arquiteturatradicional PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

18. Simulaçãode consumo – OpenFlow (SDN) PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

19. Simulaçãode consumo – OpenFlow (SDN) PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

20. Simulaçãode consumo – OpenFlow (SDN) PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

21. Simulaçãode consumo – OpenFlow (SDN) PossibilidadesElastic Tree – Reduce Energy

22. Princípio Utilizar a diversidade de informaçõestrocadas entre componentes e aplicaçõesparaaumentar a eficiência do encaminhamento (forwarding) de pacotes. • Comparação TécnicasCBR jaexistem, porémsãoaplicadasnacamada de aplicação(L7). Performance inferior aoroteamentoemcamada de rede(L3). • OpenFlow Possibilidade de modificara FIB dos switches em tempo real, através de umcontroladorexterno Content-based Routing

23. Roteamento IP (tradicional) RoteamentoTradicional

24. Artigo Propõe um modeloabstrato de middleware pub/sub para a internet do futuro, possibilitando o roteamentobaseadoemconteúdo, semperda de performance. Content-based Routing

25. OpenFlow e CBR Características principais Permitir que o controlador modifique a tabela de encaminhamento (ForwardingTable) de switches, definindo as portas de saída, a depender do atributo ou regra especificado Tráfego de controle (controlplane) Direcionado ao controlador central (middleware), para que sejam tomadas as decisões de fluxo baseado nas políticas e regras.

26. OpenFlow e CBR MiddlewareController Possui visibilidade de todo o fluxo pub/sub, permitindo classificar e agrupar os anuncianes (pub) e assinantes (sub) de acordo com os interesses mútuos. Diante esta visão global dos fluxos e conteúdos trafegados, o middlewarecontrollermodifica as ForwardingTablesda rede de forma a otimizar a comunicação e o consumo de banda

27. Operações Pub/Sub Aplicação informa ao controlador o seu interesse em receber determinados tipos de informação (sub) Quando o controlador recebe o pedido de assinatura (sub), um algoritmo de otimização de rotas é executado para determinar o caminho e fluxo do publisheraté o novo assinante A execução deste algoritmo pode resultar na criação ou remoção de fluxos nas ForwardingTables da rede, de forma a otimizar o roteamento entre os anunciantes (pub) e os assinantes (sub). De maneira análoga, um publisher envia o anúncio ao controlador, que verifica e classifica seu conteúdo, análogo ao modusoperandiacima.

28. Forma 1: Canalização Nesta técnica, o objetivo é evitar encaminhamento de pacotes publicados, em caminhos da rede onde não haja assinantes conectados Maneira promissora de reduzir o encaminhamento de eventos desnecessários através do mapeamento dos caminhos entre anúncios e assinaturas Permite o uso de histórico passado de anúncios e assinaturas, de forma a prever e se antecipar a canalizações futuras.

29. Forma 1: Canalização

30. Forma 2: Filtragem In-Networking A técnica de canalização não possibilita a remoção de mensagens desnecessárias entre os diversos canais Nesta segunda abordagem, é apresentado um modelo para facilitar a filtragem de eventos desnecessários na rede. Os anúncios, pedidos de assinaturas e demais eventos são decompostos em uma representação espacial, baseada nos atributos de cada um.

31. Forma 2: Filtragem In-Networking O roteamento será calculado através das relações que existirem nesta representação espacial dos agentes. Se identificada nova relação para fluxo já mapeado, adiciona-se este assinante ao flowjá existente na ForwardingTable. Se houver nova relação que demande um fluxo inexistente, então um novo fluxo, separado dos demais, é instalado na ForwardingTable.

32. SDN provêpoderosaabstraçãoparaconfecção de novosmiddlewaresparanecessidadesfuturas e aindainimagináveis. • Trabalhosfuturos dos autoresvisamdefinirmétricas e formas de avaliar as abordagens de CBR propostasnestemodeloabstrato. • Desafios - Minimizar o tamanho da Forwarding Table (max 150,000 em switches) - Escalabilidade do Controlador Cálculoscomplexos de otimização de roteamento. Largaescala:Tarefadesafiadora. Um únicocontroladorpode se tornar um gargaloalém decomprometera altadisponibilidade. Controladoresemcloudcomputingpodemsanaresteproblema. ConclusãoTrabalhosFuturos

33. The Power of Software-defined Networking: Line-rate Content-based Routing Using OpenFlow (Stuttgart University) • How Software Defined Networks will shape your network (Stanford University) • Datacenter changes to provide more agility with SDN (IBM) • Mobile Software Defined Networks (Bell Labs) • www.openflow.org • www.openflow.stanford.edu • www.opennetsummit.org Referencial

34. Perguntas